JP2000062191A - Method and apparatus for manufacturing ink jet recording head - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing ink jet recording headInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヘッド基板端面から突出した絶縁樹脂上に金
属薄膜が形成された電極を均一性が良好でばらつきが少
なく、多数個設けることが可能であって、高品質の記録
を可能としたインクジェット記録装置およびその製造方
法をを提供する。
【解決手段】 凹状の溝を有する絶縁基板上に樹脂膜を
形成し、溝の上部に電極パターン及びガイド部材パター
ンを形成後、ドライエッチング加工することにより基板
端部より突出して、樹脂膜上に形成された薄膜電極とこ
れに隣接して設置されたガイド部材が形成できる。これ
らは半導体加工プロセスのみで形成でき、電極を多数個
ならべた高密度、高解像度を有するラインヘッドを安価
で容易に製造できる方法である。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-quality recording in which a large number of electrodes having good uniformity and little variation can be provided with an electrode having a metal thin film formed on an insulating resin protruding from an end surface of a head substrate. The present invention provides an ink jet recording apparatus and a method for manufacturing the same, which enables the above. SOLUTION: A resin film is formed on an insulating substrate having a concave groove, an electrode pattern and a guide member pattern are formed on the upper portion of the groove, and dry etching is performed to protrude from an end of the substrate to form a resin film on the resin film. The formed thin film electrode and the guide member installed adjacent thereto can be formed. These are methods that can be formed only by a semiconductor processing process, and can easily and inexpensively manufacture a high-density, high-resolution line head having a large number of electrodes.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、溶剤中に色剤を分
散させたインク中の色剤成分を静電力により凝集させ、
記録媒体上に飛翔させて記録を行うためのインクジェッ
ト記録ヘッドの製造方法及びインクジェット記録装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention aggregates a coloring agent component in an ink in which a coloring agent is dispersed in a solvent by electrostatic force,
The present invention relates to a method for manufacturing an inkjet recording head and an inkjet recording apparatus for flying a recording medium to perform recording.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータの普及に
伴い、インクジェット記録方式を用いたインクジェット
プリンタが幅広く利用されている。インクジェットプリ
ンタの特徴としては、インクを飛翔させて印字を行うた
めに記録媒体と非接触であり、騒音が少なく、電子写真
プリンタのように現像、定着などの複雑な機構を必要と
せずに比較的高品質のカラー記録が可能である等があげ
られる。2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of personal computers, ink jet printers using an ink jet recording system have been widely used. Inkjet printers are characterized by non-contact with recording media because ink is ejected for printing, noise is low, and there is no need for complicated mechanisms such as development and fixing as in electrophotographic printers. High quality color recording is possible.
【0003】インクジェットプリンタの方式としては様
々な方式があるが、代表的なものとして発熱抵抗素子に
より瞬間的に気泡を発生させ、この気泡の圧力でインク
を飛ばすサーマルインクジェット方式や、圧電素子を用
いて電気信号を機械振動に変換してインクを飛ばすピエ
ゾ方式等があげられる。これらのインクジェットプリン
タでは、いずれもインクはノズルを通して吐出されるた
めノズルの目詰まり等の問題からラインヘッド等の多ノ
ズル化は難しいという欠点を有していた。There are various types of ink jet printers, and a typical one is a thermal ink jet type in which bubbles are instantaneously generated by a heating resistance element and ink is ejected by the pressure of the bubbles, or a piezoelectric element is used. There is a piezo method that converts electrical signals into mechanical vibrations to eject ink. In each of these inkjet printers, since ink is ejected through the nozzles, it is difficult to increase the number of nozzles in a line head or the like due to problems such as nozzle clogging.
【0004】これに対し、特開昭62−5282号で
は、絶縁性の溶媒中に帯電性の色剤成分(トナー)を分
散したインクを電極を配した開口部に導くとともに、対
向する記録媒体に近接させて記録媒体と開口部との間に
電界を形成することにより、記録液中から色剤成分のみ
を分離吐出させることにより、画像を形成させる提案が
なされている。On the other hand, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-5282, an ink in which a charging colorant component (toner) is dispersed in an insulating solvent is introduced into an opening provided with an electrode, and the recording medium is opposed to the ink. It has been proposed to form an image by separating and ejecting only the coloring material component from the recording liquid by forming an electric field between the recording medium and the opening in the vicinity of the recording medium.
【0005】上述の飛翔原理に基づく画像形成装置で
は、従来のインクジェット記録のような飛翔インクを形
成するノズルがないため、多ノズル化による高速化が可
能となる。In the image forming apparatus based on the above-mentioned flying principle, since there is no nozzle for forming flying ink unlike the conventional ink jet recording, it is possible to increase the speed by increasing the number of nozzles.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の帯電した色剤成分を含むインクを用いるインク
ジェット記録装置も次の様な問題点が存在する。However, the conventional ink jet recording apparatus using the ink containing the charged colorant component has the following problems.
【0007】色剤成分を飛翔させるための電極先端は基
板端部より張り出していることが電界強度を強くできる
ため望ましく、従来のインクジェット記録ヘッドはエッ
チング加工された金属板等を、ガラス等の剛性のある基
板に、電極先端が基板端部より張り出すように貼り付け
ていた。このような製造方法では、解像度が高々数十d
piで、電極数が数百本までの小規模の記録ヘッドの製
造に適用できるのみであった。これ以上性能の、例えば
解像度が300dpi や600dpiといった高密度
で、ラインヘッドのような電極本数が2000本以上の
記録ヘッドを一括して製造するためには半導体加工プロ
セスを適用しなければならない。しかしながら電極を半
導体加工プロセスで精度良く、高密度に形成するために
は、プロセス上電極先端は基板端部より数十ミクロン以
上内側に後退していなければならなかった。このような
形状の記録ヘッドの場合、電極先端の電界強度は基板が
持つ誘電率の為低下し、電極先端から凝集した色剤成分
を、溶媒の表面張力に打ち勝ち、対向電極に飛翔させる
ためには、電極にかなりの高電圧を印加しなければなら
なかった。しかし電極に必要以上の高電圧を印加する
と、印加した電極の外周の電極に向かって色剤成分が移
動し、末端部で高濃度になり、その状態が維持される
と、最悪には高濃度のインク液面が盛り上がり、盛り上
がった部分と対抗電極間距離が近くなるため、ここから
色剤成分が飛び出す異常吐出現象を生じる。また色剤成
分が長時間このような強電界の下に置かれると、その色
剤成分は電極との間で帯電電荷の移動を生じ、帯電が消
滅することにより電気力では動かすことが不可能となる
ため、結果として電極に色剤成分が固着する現象を引き
起こす。さらには、基板に供給するインクの供給圧力の
変動で電極先端に存在するインクメニスカスが振動し、
安定な吐出状態が得られにくいという問題点もあった。It is desirable that the tip of the electrode for flying the colorant component is projected from the end of the substrate because the electric field strength can be increased. In the conventional ink jet recording head, an etched metal plate or the like is used as the rigidity of glass or the like. The electrode was attached to a substrate with a protrusion so that the tip of the electrode protrudes from the end of the substrate. In such a manufacturing method, the resolution is at most several tens of d.
With pi, it was only applicable to the manufacture of small scale recording heads with up to several hundred electrodes. In order to collectively manufacture recording heads having a high density, such as a resolution of 300 dpi or 600 dpi and a number of electrodes such as a line head of 2000 or more, a semiconductor processing process must be applied. However, in order to form the electrodes with high accuracy and high density in the semiconductor processing process, the tip of the electrode had to be recessed inward by several tens of microns or more from the substrate end due to the process. In the case of the recording head having such a shape, the electric field strength at the electrode tip is lowered due to the dielectric constant of the substrate, and the colorant component condensed from the electrode tip is overcome to overcome the surface tension of the solvent and fly to the counter electrode. Had to apply a fairly high voltage to the electrodes. However, if a higher voltage than necessary is applied to the electrode, the colorant component moves toward the electrode on the outer periphery of the applied electrode, and the concentration becomes high at the end. Since the ink liquid surface rises, and the distance between the raised portion and the counter electrode becomes short, an abnormal ejection phenomenon occurs in which the coloring material component jumps out from there. In addition, if the colorant component is exposed to such a strong electric field for a long time, the colorant component causes a charge transfer between itself and the electrode, and the charge disappears, so it cannot be moved by electric force. Therefore, as a result, a phenomenon in which the colorant component adheres to the electrode is caused. Furthermore, the ink meniscus at the tip of the electrode vibrates due to fluctuations in the supply pressure of the ink supplied to the substrate,
There is also a problem that it is difficult to obtain a stable ejection state.
【0008】本発明は、静電力でインク中の色剤成分を
凝集し、飛翔させて記録するインクジェット記録装置に
おいて、色剤成分の飛翔電圧を低電圧化することによ
り、異常吐出防止とインク中の色剤成分が電極に固着す
ることを防止し、あわせてインク圧力変動に対しても安
定して記録を行える高解像度、高集積で、かつ生産性に
富んだ、半導体加工プロセスを用いたインクジェット記
録ヘッドの製造方法およびインクジェット記録装置を提
供することを目的とする。According to the present invention, in an ink jet recording apparatus in which a coloring material component in the ink is aggregated by electrostatic force and is made to fly for recording, by lowering the flying voltage of the coloring material component, abnormal ejection is prevented and Inkjet that uses a semiconductor processing process that prevents the colorant component of the product from sticking to the electrode and also enables stable recording even when the ink pressure fluctuates, with high resolution, high integration, and high productivity. An object of the present invention is to provide a recording head manufacturing method and an inkjet recording apparatus.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的は、溶媒中に色
剤を分散させたインク中の色剤成分を静電力により凝集
させて記録媒体上に飛翔させることにより記録を行うイ
ンクジェット記録装置に用いられるインクジェット記録
ヘッドにおいて、前記記録媒体に対向して設けられるヘ
ッド基板と、前記ヘッド基板上に設けられ、前記記録媒
体に対向したその端面から突出した樹脂上に金属薄膜が
形成された電極と、前記ヘッド基板上の前記電極に隣接
して前記インクを供給するガイド部材とで構成されたイ
ンクジェット記録ヘッドにおいて、 (1)絶縁基板の
第一面上に凹状の溝を設ける工程と、(2)前記凹部を
含む前記第一面上に第一の樹脂膜を形成する工程と、
(3)前記樹脂膜上に前記溝の一端面から溝側へ突出す
るように電極となる金属薄膜を形成する工程と、(4)
前記金属薄膜上に第二の樹脂膜を形成する工程と、
(5)前記第二の樹脂膜上に前記ガイド部材形成用の金
属薄膜を形成する工程と、(6)前記第一の樹脂膜と、
第二の樹脂膜を、ドライエッチングで加工する工程と、
(7)前記絶縁基板を前記凹状の溝を一端面として切断
してヘッドチップに分割する工程と、(8)前記ヘッド
チップ上に第三の樹脂膜を形成する工程、を含む製造工
程により達成される。An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus for recording by causing a colorant component in an ink in which a colorant is dispersed in a solvent to be aggregated by an electrostatic force and flying onto a recording medium. In an inkjet recording head used, a head substrate provided to face the recording medium, and an electrode provided on the head substrate and having a metal thin film formed on a resin protruding from an end surface thereof facing the recording medium. In an ink jet recording head including a guide member that supplies the ink adjacent to the electrodes on the head substrate, (1) a step of providing a concave groove on the first surface of the insulating substrate; ) A step of forming a first resin film on the first surface including the recess,
(3) A step of forming a metal thin film serving as an electrode on the resin film so as to project from one end surface of the groove to the groove side, (4)
A step of forming a second resin film on the metal thin film,
(5) a step of forming a metal thin film for forming the guide member on the second resin film, (6) the first resin film,
A step of processing the second resin film by dry etching,
Achieved by a manufacturing process including (7) a step of cutting the insulating substrate with the concave groove as one end surface to divide the head chip into head chips, and (8) a step of forming a third resin film on the head chip. To be done.
【0010】前記第一の樹脂膜が膜厚5〜100μmの
ポリイミドフィルムであり、第二及び第三の樹脂膜が、
前記第二の樹脂膜が膜厚0.5〜100μmのポリイミ
ドであり、前記第三の樹脂膜が膜厚0.5〜5μmのポ
リイミドであることにより効果的に達成される。The first resin film is a polyimide film having a thickness of 5 to 100 μm, and the second and third resin films are
The second resin film is effectively made of polyimide having a film thickness of 0.5 to 100 μm, and the third resin film is made of polyimide having a film thickness of 0.5 to 5 μm.
【0011】前記電極上の金属薄膜が、Cu、Cr、N
i、Al、Au、Ti、Ta、Ag、その他の合金であ
ること、さらに前記金属薄膜の膜厚は、0.5〜10μ
mであること、或いは前記金属薄膜が、高速スパッタ
法、蒸着法及び電気めっき法によって形成されることに
よって効果的に達成される。前記電極の絶縁基板端面か
らの突出量が10〜1000μmであることによって効
果的に達成される。The metal thin film on the electrode is made of Cu, Cr, N.
i, Al, Au, Ti, Ta, Ag, or any other alloy, and the metal thin film has a thickness of 0.5 to 10 μm.
m or the metal thin film is effectively formed by a high speed sputtering method, a vapor deposition method and an electroplating method. This is effectively achieved by the protrusion amount of the electrode from the end surface of the insulating substrate being 10 to 1000 μm.
【0012】このように本発明の製造方法では、端面よ
り突出して電極を形成できることで、色剤成分を凝集さ
せて記録媒体上に飛翔させるための駆動電圧の低電圧化
が可能となる。また、電極に隣接してガイド部材が形成
されるため、インクの供給の高速化が可能となる。As described above, according to the manufacturing method of the present invention, the electrode can be formed so as to project from the end face, so that the driving voltage for aggregating the colorant component and causing it to fly onto the recording medium can be lowered. Further, since the guide member is formed adjacent to the electrode, it is possible to speed up the ink supply.
【0013】さらに、本発明によるインクジェットヘッ
ドの製造方法によると、高精度の半導体加工プロセスを
利用しているため、均一性が良好でばらつきが少なく、
同一形状の凸状電極を多数形成したラインヘッドなどの
マルチヘッドの実現が容易となる。Further, according to the method of manufacturing the ink jet head of the present invention, since the highly accurate semiconductor processing process is utilized, the uniformity is good and the variation is small,
It becomes easy to realize a multi-head such as a line head in which a large number of convex electrodes having the same shape are formed.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0015】図1は、本発明の一実施形態を表す概略構
成図である。図1において、絶縁基板1は例えばガラス
基板などである。ガラス基板上には、ポリイミド等の樹
脂膜の上に金属薄膜が形成された電極2と、やはりポリ
イミド膜等の樹脂膜で形成されたガイド部材3が形成さ
れている。インク6は例えば上部のインク流入口7から
導入され、外部に露出した電極2の先端部より、対向電
極4上に設置された記録媒体5に向け、インク滴8が吐
出される。吐出に関与しないインク6は、インク排出口
9から排出され、循環機構等により再度インク流入口7
に戻される。FIG. 1 is a schematic block diagram showing an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the insulating substrate 1 is, for example, a glass substrate or the like. On the glass substrate, an electrode 2 in which a metal thin film is formed on a resin film such as polyimide, and a guide member 3 which is also formed of a resin film such as a polyimide film are formed. The ink 6 is introduced from, for example, the ink inlet 7 in the upper part, and the ink droplets 8 are ejected from the tip of the electrode 2 exposed to the outside toward the recording medium 5 installed on the counter electrode 4. The ink 6 that is not involved in the ejection is ejected from the ink ejection port 9 and is re-injected by the circulation mechanism or the like.
Returned to.
【0016】図2は、ラインヘッドなどのマルチヘッド
を構成した場合の図1の一部を拡大して示す図であり、
絶縁基板1上に主走査方向Xに沿って複数の電極2が設
けられている。また図2にも示されるように本実施形態
では電極2の先端は尖鋭となっている。また両側には、
ガイド部材3が設置されている。FIG. 2 is an enlarged view showing a part of FIG. 1 in the case where a multi-head such as a line head is constructed.
A plurality of electrodes 2 are provided on the insulating substrate 1 along the main scanning direction X. In addition, as shown in FIG. 2, the tip of the electrode 2 is sharp in this embodiment. Also on both sides,
The guide member 3 is installed.
【0017】本実施形態で使用されるインクは6、例え
ば108Ω・cm以上の絶縁性の溶媒中に例えばプラス帯
電性の色剤を分散させたものであり、インク流入口7よ
り供給されたインク6は絶縁基板1の端部より、副走査
方向Yに沿って電極2とガイド部材3の間の隙間を毛管
現象によって流れ、先端部へ到達する。The ink used in this embodiment is 6, for example, a positively chargeable colorant dispersed in an insulating solvent having a resistance of 10 8 Ω · cm or more, and is supplied from the ink inlet 7. Further, the ink 6 flows from the end portion of the insulating substrate 1 along the sub-scanning direction Y in the gap between the electrode 2 and the guide member 3 by the capillary phenomenon and reaches the tip portion.
【0018】電極2には、駆動回路10およびバイアス
電源11が接続されている。駆動回路10は、記録すべ
き画像信号に応じてオン・オフする例えば500Vのプ
ラス極性の信号パルス電圧を発生し、これがバイアス電
源11から供給される例えばDC1kVのバイアス電圧
に重畳され、供給される。すなわち、電極2にはインク
6中の色剤の帯電極性と同一極性の電圧が印加される。
従って、電極2の先端に達したインク6中の凝集した色
剤成分が静電反発力によってインク滴8として射出され
る。この射出されたインク滴8は、対向して配置された
記録媒体5に向けて、記録媒体5の背面に設置された設
置電位の対向電極4に引っ張られて飛翔することにより
記録媒体5上に画像が記録される。A drive circuit 10 and a bias power supply 11 are connected to the electrode 2. The drive circuit 10 generates a signal pulse voltage with a positive polarity of, for example, 500 V, which is turned on / off in accordance with an image signal to be recorded, and this is superimposed on the bias voltage of, for example, DC 1 kV supplied from the bias power supply 11 and supplied. . That is, a voltage having the same polarity as the charging polarity of the coloring material in the ink 6 is applied to the electrode 2.
Therefore, the aggregated colorant component in the ink 6 that has reached the tip of the electrode 2 is ejected as an ink droplet 8 by electrostatic repulsion. The ejected ink droplets 8 are pulled toward the recording medium 5 arranged opposite to the recording medium 5 by the counter electrode 4 having the installation potential installed on the back surface of the recording medium 5 and fly to the recording medium 5. The image is recorded.
【0019】このように本実施形態のインクジェット記
録装置では、インクジェットヘッドにおいて記録媒体5
に対向するヘッド先端が絶縁基板1より突出しているた
め低電圧での駆動が可能となる。As described above, in the ink jet recording apparatus of this embodiment, the recording medium 5 is used in the ink jet head.
Since the tip of the head opposite to the above protrudes from the insulating substrate 1, it is possible to drive at a low voltage.
【0020】また電極2に隣接してガイド部材3が形成
されているので、ヘッド先端部に毛管現象によりインク
6が供給されるため、容易に安定してインク層が形成さ
れ高性能、高品質のインクジェット記録装置を実現する
ことができる。Further, since the guide member 3 is formed adjacent to the electrode 2, the ink 6 is supplied to the tip of the head by the capillarity, so that the ink layer is easily and stably formed and high performance and high quality are obtained. The inkjet recording device can be realized.
【0021】次に、本実施形態に係るインクジェットヘ
ッドの製造方法について説明する。図3は、本実施形態
の製造方法の工程を示したものである。
(1)の工程
洗浄された例えば厚さ1.1mmのガラス基板12上に凹
状の溝を形成する。溝の形成方法としてはダイシングソ
ーを用い、溝の幅は最終的な電極2の突出量の1.5倍
程度とし、溝の深さは200μmとした。Next, a method of manufacturing the ink jet head according to this embodiment will be described. FIG. 3 shows steps of the manufacturing method of the present embodiment. Step (1) A concave groove is formed on the washed glass substrate 12 having a thickness of 1.1 mm, for example. A dicing saw was used as a method of forming the groove, the width of the groove was about 1.5 times the final protrusion amount of the electrode 2, and the depth of the groove was 200 μm.
【0022】(2)の工程
前記ガラス基板12に前記第一の樹脂膜としてポリイミ
ドフィルム14をラミネートにより貼り付ける。ラミネ
ート条件としては、250℃に加熱したガラス基板12
上に、200℃、3kg/cm2のロールによってポリイミ
ドフィルム14をラミネートする。本実施例で用いたポ
リイミドフィルム14は、15μmのポリイミド層と接
着剤としての2μmの熱可塑性ポリイミド層の2層から
なるフィルムで、トータル厚さ17μmのものである。
ポリイミドフィルムは耐溶剤性が良好で、電気絶縁性に
優れ、誘電率も低いので、インク中の色剤成分に静電力
を作用させて色剤粒子を含むインク滴を記録媒体に向け
て飛翔させることにより記録を行うインクジェット記録
装置の記録ヘッドに最適な材料であり、またドライエッ
チング性も良好なため本考案の製造方法に最適である。Step (2) A polyimide film 14 as the first resin film is attached to the glass substrate 12 by laminating. As the laminating conditions, the glass substrate 12 heated to 250 ° C.
On top, a polyimide film 14 is laminated by a roll at 200 ° C. and 3 kg / cm 2 . The polyimide film 14 used in this example is a film having two layers of a 15 μm polyimide layer and a 2 μm thermoplastic polyimide layer as an adhesive, and has a total thickness of 17 μm.
Polyimide film has good solvent resistance, excellent electrical insulation, and low dielectric constant, so that electrostatic force acts on the colorant component in the ink to cause ink droplets containing colorant particles to fly toward the recording medium. Therefore, it is the most suitable material for a recording head of an inkjet recording apparatus that performs recording, and also has a good dry etching property, and thus is most suitable for the manufacturing method of the present invention.
【0023】厚さが薄いポリイミドフィルム14をガラ
ス基板12にラミネートすると溝が形成された部分で大
きく変形し、後行程の電極形成に支障となるので、最低
厚さは5μmは必要であった。When the thin polyimide film 14 is laminated on the glass substrate 12, it is greatly deformed in the portion where the groove is formed, which hinders the electrode formation in the subsequent process. Therefore, the minimum thickness is 5 μm.
【0024】逆に厚さが厚いポリイミドフィルム14を
ガラス基板12にラミネートすると、ポリイミドとガラ
スの線膨張係数の違いによりラミネート後、剥離が発生
しやすく、ラインヘッドのような長尺ヘッドには適用で
きないことが分かった。従ってポリイミドフィルム14
の厚さは好ましくは5〜100μmであり、より好まし
くは5〜50μmである。接着剤としてエポキシ系、フ
ェノール系を用いたポリイミドフィルムを用いても良
い。On the contrary, when a thick polyimide film 14 is laminated on the glass substrate 12, peeling easily occurs after lamination due to the difference in linear expansion coefficient between polyimide and glass, which is suitable for a long head such as a line head. I knew I couldn't. Therefore, the polyimide film 14
The thickness is preferably 5 to 100 μm, more preferably 5 to 50 μm. You may use the polyimide film which used the epoxy type and the phenol type as an adhesive agent.
【0025】(3)の工程
前記ガラス基板12上に金属薄膜を高速スパッタ法によ
り形成し、フォトエッチングにて電極2を形成する。本
実施例では、アルミ薄膜15を2μm形成し、パターニ
ングを行った。アルミのエッチング液としては、燐酸:
硝酸:酢酸:水=16:2:1:1の組成のエッチャン
トを使用した。また露光の際には、工程(1)で形成し
たガラス基板12上の溝13の一端面を基準として電極
2の先端が200μm突出するように位置合わせを行っ
た。Step (3) A metal thin film is formed on the glass substrate 12 by a high speed sputtering method, and the electrode 2 is formed by photoetching. In this example, the aluminum thin film 15 was formed to a thickness of 2 μm and patterned. The aluminum etchant is phosphoric acid:
An etchant having a composition of nitric acid: acetic acid: water = 16: 2: 1: 1 was used. Further, during the exposure, the alignment was performed so that the tip of the electrode 2 was projected by 200 μm with reference to the one end surface of the groove 13 on the glass substrate 12 formed in the step (1).
【0026】金属膜を高速スパッタ法、蒸着法及び電気
めっき法で形成することで、Cu, Cr,Ni, Al, Au, Ti, T
a, Ag, その他合金等の中から例えば耐食性、耐エレク
トロマイグレーションの良好な性質を示すもの、安価な
ものといった目的に応じた材料を自由に選択することが
でき、かつ半導体加工プロセスを用いることができるた
め高解像度,高密度実装のラインヘッドを容易に形成す
ることができた。By forming a metal film by a high speed sputtering method, a vapor deposition method and an electroplating method, Cu, Cr, Ni, Al, Au, Ti, T
Among a, Ag, and other alloys, it is possible to freely select materials according to the purpose, such as those showing good corrosion resistance and electromigration resistance properties, inexpensive ones, and using semiconductor processing processes. As a result, it was possible to easily form a line head with high resolution and high density mounting.
【0027】金属膜の膜厚はポリイミドフィルム14と
の密着性確保のため最低0.5μmは必要である。ま
た、半導体加工プロセスによるパターニングの解像度を
確保するためには5μm以下の膜厚が望ましい。従って
金属膜の膜厚は好ましくは0.5〜10μmであり、よ
り好ましくは0.5〜5μmである。The thickness of the metal film is required to be at least 0.5 μm in order to secure the adhesion to the polyimide film 14. Further, a film thickness of 5 μm or less is desirable in order to secure the resolution of patterning by the semiconductor processing process. Therefore, the thickness of the metal film is preferably 0.5 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm.
【0028】(4)の工程
前記ガラス基板12上に、前記第二の樹脂膜としてワニ
ス状のポリイミドb16をスピンコートにて塗布し、キ
ュアを行う。本実施例では、50cPのポリイミドを20
00回転/分の回転数でスピンコート後、最終キュア温
度350℃で膜厚を10μmとした。ポリイミドb16
をスピンコートにて塗布する場合、最低膜厚はピンホー
ル防止のため0.5μmは必要であり、最大膜厚は
(2)の工程と同じ理由で100μmである。したがっ
てポリイミドb16の厚さは好ましくは0.5〜100
μmであり、より好ましくは1〜50μmである。な
お、工程(2)と同様任意の厚さのポリイミド及び樹脂
フィルムを貼付しても良い。Step (4) A varnish-like polyimide b16 is applied as a second resin film on the glass substrate 12 by spin coating and curing is performed. In this embodiment, 20 cP of polyimide is used.
After spin coating at a rotation speed of 00 rpm, the final curing temperature was 350 ° C. and the film thickness was 10 μm. Polyimide b16
When spin coating is applied, the minimum film thickness is required to be 0.5 μm to prevent pinholes, and the maximum film thickness is 100 μm for the same reason as in the step (2). Therefore, the thickness of the polyimide b16 is preferably 0.5 to 100.
μm, and more preferably 1 to 50 μm. In addition, you may stick the polyimide and resin film of arbitrary thickness like a process (2).
【0029】(5)の工程
前記ガラス基板12上に金属薄膜をスパッタ法にて形成
し、フォトエッチングによってガイド部材形成用マスク
17を形成する。本実施例では、アルミを1μm形成し
たが、金属薄膜の代わりに耐ドライエッチ性を有するS
i系レジストをスピンコートによって塗布しても良い。
また金属薄膜の形成には蒸着や電気めっき等の手法を用
いても何等問題はない。Step (5) A metal thin film is formed on the glass substrate 12 by a sputtering method, and a guide member forming mask 17 is formed by photoetching. In the present embodiment, aluminum is formed to a thickness of 1 μm, but S having dry etching resistance is used instead of the metal thin film.
The i-based resist may be applied by spin coating.
There is no problem even if a technique such as vapor deposition or electroplating is used for forming the metal thin film.
【0030】(6)の工程
前記(5)の工程を終了したガラス基板12のポリイミ
ド膜を酸素プラズマによるドライエッチングで加工を行
う。電極2下部のポリイミドフィルム14およびガイド
部材3の側面を垂直に加工するためにはECRタイプの
様に、イオン源等から酸素プラズマを引き出してガラス
基板12に対してプラズマを垂直に照射することの出来
るドライエッチング装置が適している。ここで電極2の
先端部は工程(1)の溝13の一端面より200μm突
出した状態で形成される。Step (6) The polyimide film of the glass substrate 12 which has completed the step (5) is processed by dry etching using oxygen plasma. In order to process the side surfaces of the polyimide film 14 and the guide member 3 below the electrode 2 vertically, it is necessary to draw oxygen plasma from an ion source or the like and vertically irradiate the plasma to the glass substrate 12 as in the ECR type. A dry etching device that can be used is suitable. Here, the tip of the electrode 2 is formed in a state of protruding by 200 μm from one end surface of the groove 13 in the step (1).
【0031】電極2の溝13の一端面からの突出量は、
位置合わせ精度から最低10μm以上必要である。電極
2の突出量が1000μm以上になると、電極2を構成
する金属薄膜とポリイミドフィルム14の線膨張係数の
違いにより製造工程途中で電極2のそり,曲がり等で不
良が発生し易く、また電極2の構造的強度も低下するた
め加工後の取り扱いに非常な注意を有するといった不具
合を生じる。従って電極2の端面からの突出量は好まし
くは10〜1000μmであり、より好ましくは100
から500μmである。The amount of protrusion of the electrode 2 from one end surface of the groove 13 is
At least 10 μm or more is required in terms of alignment accuracy. When the protrusion amount of the electrode 2 is 1000 μm or more, a defect such as a warp or a bend of the electrode 2 is likely to occur during the manufacturing process due to a difference in linear expansion coefficient between the metal thin film forming the electrode 2 and the polyimide film 14. Since the structural strength of is also lowered, there arises a problem that great care is required in handling after processing. Therefore, the amount of protrusion from the end surface of the electrode 2 is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 100
To 500 μm.
【0032】(7)の工程
前記ガラス基板12の溝13の中心に一致させて裏側に
切断溝18を形成する。さらに規定の寸法に切断溝を形
成し、最終的にヘッドチップに分割する。Step (7) A cutting groove 18 is formed on the back side so as to be aligned with the center of the groove 13 of the glass substrate 12. Further, a cutting groove is formed to have a specified size, and finally the head chip is divided.
【0033】(8)の工程
前記分割されたヘッドチップ表面に、電極2表面のイン
ク濡れ性改善のために前記第三の樹脂膜としてワニス状
のポリイミドc19をスピンコートによって約1μm全
面塗布し、キュアを行い、ヘッドチップ基板が完成す
る。Step (8) A varnish-like polyimide c19 as the third resin film is applied to the divided head chip surface by spin coating to improve the ink wettability of the surface of the electrode 2 by about 1 μm on the entire surface. Cure is performed to complete the head chip substrate.
【0034】ポリイミドc19をスピンコートにて塗布
する場合(4)の工程の理由と同様、最低膜厚はピンホ
ール防止のため0.5μmは必要である。ポリイミドc
19の膜厚が5μm以上であると電極2先端のポリイミ
ドc19の膜厚のばらつきも大きくなり、結果として電
極2先端の電界強度がばらつくため、色剤成分を凝集さ
せて記録媒体上に飛翔させるための駆動電圧が不安定な
記録ヘッドとなった。従ってポリイミドc19の膜厚は
好ましくは0.5〜5μmであり、より好ましくは1か
ら3μmである。When the polyimide c19 is applied by spin coating, the minimum film thickness is required to be 0.5 μm in order to prevent pinholes, as in the case of the step (4). Polyimide c
If the film thickness of 19 is 5 μm or more, the film thickness of the polyimide c19 at the tip of the electrode 2 also becomes large, and as a result, the electric field strength at the tip of the electrode 2 also fluctuates. The drive voltage for the recording head became unstable. Therefore, the film thickness of the polyimide c19 is preferably 0.5 to 5 μm, more preferably 1 to 3 μm.
【0035】このように実施形態に係るインクジェット
ヘッドはガラス基板12上の溝13を基準として半導体
プロセスで用いられるフォトエッチングによって電極等
のパターニングを行い、積層して形成されるため位置合
わせが容易であり、かつ高解像度の電極配置が可能とな
り、高性能、高精細のラインヘッドを搭載したインクジ
ェット記録装置を実現できる。As described above, in the ink jet head according to the embodiment, the electrodes and the like are patterned by photo-etching used in the semiconductor process with the groove 13 on the glass substrate 12 as a reference, and the alignment is easy because they are formed by stacking. Therefore, it is possible to dispose electrodes with high resolution, and it is possible to realize an inkjet recording apparatus equipped with a high-performance and high-definition line head.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればヘッ
ド基板端面から、樹脂膜上に金属薄膜が形成された尖鋭
な先端を有する電極と、隣接したガイド部材を突出させ
て形成することにより、低電圧での駆動が可能となり、
かつ安定したインクの供給も可能となる。As described above, according to the present invention, an electrode having a sharp tip having a metal thin film formed on a resin film and an adjacent guide member are formed so as to project from the end surface of the head substrate. Makes it possible to drive at low voltage,
In addition, it is possible to stably supply the ink.
【0037】また本発明によるインクジェット記録ヘッ
ドの製造方法によれば、絶縁基板上に形成された溝を基
準として半導体加工プロセスを用いて電極、ガイド部材
の位置合わせおよびパターニングを行い、さらに積層し
たフィルムをドライエッチングで同時に加工することが
可能である。従って、電極を多数個ならべた高密度、高
解像度を有するラインヘッドを、容易にかつ安価で製作
が可能となる。Further, according to the method of manufacturing an ink jet recording head of the present invention, the electrodes and the guide members are aligned and patterned by using the semiconductor processing process with the groove formed on the insulating substrate as a reference, and the film is further laminated. Can be simultaneously processed by dry etching. Therefore, a line head having a large number of electrodes and a high density and a high resolution can be easily manufactured at low cost.
【図1】 本発明の一実施形態に係るインクジェット記
録装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an inkjet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】 同実施形態に係るインクジェットヘッドの主
要部の構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a main part of the inkjet head according to the embodiment.
【図3】 同実施形態に係るインクジェットヘッドの製
造工程を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a manufacturing process of the inkjet head according to the embodiment.
1:絶縁基板、 2:薄膜電極、 3:ガイド部材、
4:対向電極、 5:記録媒体、 6:インク、 7:
インク流入口、 8:インク滴、 9:インク排出口、
10:駆動回路、 11:バイアス電源、 12:ガ
ラス基板、 13:溝、 14:ポリイミドフィルム、
15:アルミ薄膜、 16:ポリイミド膜b、 1
7:ガイド部材形成用マスク、 18:切断溝、 1
9:ポリイミド膜c。1: Insulating substrate, 2: Thin film electrode, 3: Guide member,
4: counter electrode, 5: recording medium, 6: ink, 7:
Ink inlet, 8: Ink drop, 9: Ink outlet,
10: drive circuit, 11: bias power supply, 12: glass substrate, 13: groove, 14: polyimide film,
15: Aluminum thin film, 16: Polyimide film b, 1
7: Mask for forming guide member, 18: Cutting groove, 1
9: Polyimide film c.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C057 AF55 AF72 AF93 AG21 AN05 AP11 AP32 AP52 AP54 AP55 AP57 BD05 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page F-term (reference) 2C057 AF55 AF72 AF93 AG21 AN05 AP11 AP32 AP52 AP54 AP55 AP57 BD05
Claims (9)
色剤成分を静電力により凝集させて記録媒体上に飛翔さ
せることにより記録を行うインクジェット記録装置に用
いられるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記記録
媒体に対向して設けられるヘッド基板と、前記ヘッド基
板上に設けられ、前記記録媒体に対向したその端面から
突出した絶縁樹脂上に金属薄膜が形成された電極と、前
記ヘッド基板上の前記電極に隣接して前記インクを供給
するガイド部材とで構成されたインクジェット記録ヘッ
ドを製造する方法であって、絶縁基板の第一面上に凹状
の溝を設ける工程と、前記凹部が形成された前記第一面
上に第一の樹脂膜を形成する工程と、前記第一の樹脂膜
上に前記溝の一端面から溝側へ突出するように電極とな
る金属薄膜を形成する工程と、前記金属薄膜上に第二の
樹脂膜を形成する工程と、前記第二の樹脂膜上に前記ガ
イド部材形成用の金属薄膜を形成する工程と、前記第一
の樹脂膜と、第二の樹脂膜を、ドライエッチングで加工
する工程と、前記絶縁基板を前記凹状の溝を一端面とし
て切断してヘッドチップに分割する工程と、前記ヘッド
チップ上に第三の樹脂膜を形成する工程、を含むことを
特徴とするインクジェット記録ヘッドの製造方法。1. An ink in which a colorant is dispersed in a solvent,
In an inkjet recording head used in an inkjet recording apparatus for recording by aggregating a colorant component by electrostatic force and flying it on a recording medium, a head substrate provided facing the recording medium and the head substrate. It is composed of an electrode provided with a metal thin film formed on an insulating resin protruding from the end face facing the recording medium, and a guide member for supplying the ink adjacent to the electrode on the head substrate. A method of manufacturing an inkjet recording head, comprising the step of providing a concave groove on the first surface of an insulating substrate, and the step of forming a first resin film on the first surface where the concave portion is formed, Forming a metal thin film to be an electrode on the first resin film so as to project from one end surface of the groove to the groove side; and forming a second resin film on the metal thin film. A step of forming a metal thin film for forming the guide member on the second resin film, a step of processing the first resin film and the second resin film by dry etching, and A method for manufacturing an inkjet recording head, comprising: a step of cutting a substrate by using the concave groove as one end surface to divide into a head chip; and a step of forming a third resin film on the head chip.
で、膜厚は5〜100μmであることを特徴とする請求
項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。2. The method for manufacturing an ink jet head according to claim 1, wherein the first resin film is a polyimide film and the film thickness is 5 to 100 μm.
Ni、Al、Au、Ti、Ta、Ag、その他の合金で
あることを特徴とする請求項1記載のインクジェットヘ
ッドの製造方法。3. The metal thin film on the electrode is Cu, Cr,
The method of manufacturing an inkjet head according to claim 1, wherein the method is Ni, Al, Au, Ti, Ta, Ag, or any other alloy.
法、蒸着法及び電気めっき法によって形成されることを
特徴とする請求項3記載のインクジェットヘッドの製造
方法。4. The method of manufacturing an ink jet head according to claim 3, wherein the metal thin film on the electrode is formed by a high speed sputtering method, a vapor deposition method and an electroplating method.
5〜10μmであることを特徴とする請求項3記載のイ
ンクジェットヘッドの製造方法。5. The film thickness of the metal thin film to be the electrode is 0.1.
It is 5-10 micrometers, The manufacturing method of the inkjet head of Claim 3 characterized by the above-mentioned.
で、膜厚は0.5〜100μmであることを特徴とする
請求項1記載のインクジェットヘッドの製造方法。6. The method according to claim 1, wherein the material of the second resin film is polyimide and the film thickness is 0.5 to 100 μm.
000μmであることを特徴とする請求項1記載のイン
クジェットヘッドの製造方法。7. The amount of protrusion from the end face of the electrode is 10 to 1
The method for manufacturing an inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head has a thickness of 000 μm.
μmであることを特徴とする請求項1記載のインクジェ
ットヘッドの製造方法。8. The thickness of the third resin film is 0.5 to 5
The method for manufacturing an inkjet head according to claim 1, wherein the inkjet head has a thickness of μm.
したインクジェットヘッドを搭載することを特徴とした
インクジェット記録装置。9. An ink jet recording apparatus equipped with an ink jet head manufactured by the method according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23521598A JP3726995B2 (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Inkjet recording head manufacturing method and recording apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23521598A JP3726995B2 (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Inkjet recording head manufacturing method and recording apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000062191A true JP2000062191A (en) | 2000-02-29 |
| JP3726995B2 JP3726995B2 (en) | 2005-12-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP23521598A Expired - Fee Related JP3726995B2 (en) | 1998-08-21 | 1998-08-21 | Inkjet recording head manufacturing method and recording apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3726995B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1132897A1 (en) | 2000-03-07 | 2001-09-12 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Magnetic recording medium |
-
1998
- 1998-08-21 JP JP23521598A patent/JP3726995B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1132897A1 (en) | 2000-03-07 | 2001-09-12 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Magnetic recording medium |
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